한 국 기 상 학 회
개 요
우리나라에서 기상에 관한 연구가 시작된 것 은 매우 오래되었으나 현대적인 연구가 체계적 으로 시작된 것은 기상청의 역사에 비하여 비 교적 늦게 출발되었다.
기상청을 중심으로 기상 및 기후에 관한 연 구를 종합적 체계적으로 수행하기 시작한 것은 1 9 7 8년 당시 중앙기상대 산하 기상연구소가 설 립되면서부터이다.
기상연구소는 그 동안의 많은 개선을 통하여 기상청 예보업무 뿐만 아니라 기후 및 응용기 상 분야에 학술 및 기술적 개발을 통하여 기상 청에 지원해 왔다. 1996년에 들어 기상연구소의 조직을 크게 개편하여 5개 연구실과 1개 관리
과 그리고 지구대기감시 관측소를 산하로 두고 본격적으로 연구에 박차를 가하기 시작하였으 며, 장기적으로는 독립기관으로 발돋움하기 위 하여 제도정비, 연구 분야 확장 등을 위해 학계 및 연구계의 의견을 모아 왔다.
지금까지 기상청의 현대화 계획에 발맞추어 기상 계측장비의 국산화, 통계적 강수 확률 예 보 모델 개발, 태풍 예측 모델 개발, 해양기상 관측과 지진 방재, 집중호우, 대기의 수치 모델 에 관한 연구 등 각종 기상재해를 방지 할 수 있는 예보정확도 향상에 집중 노력해왔다. 또 기상청의 슈퍼컴을 이용한 기상기술 개발 연구 를 비롯하여 기상위성 및 기상레이더 등 원격 탐사 기술 개발을 비롯하여, 종합기상 정보 시 스템 구축, 기후예측 모델 개발에 관한 연구와
기상연구소 연구현황과 발전계획
오 성 남
기상청 기상연구소 응용기상연구실장
기 고
그림 1 . 해남 악기상 감시관측소( K E O P )에 시설된 윈드프로파일러 레이더(Wind Profiler Radar)
그림 2 . 전남 무안에 시설된 연구용 도플러 레이더 (Doppler Radar)
한 각 분야의 요구에 따라 예보 중심의 연구 개발에서 기후변화 감시 및 예측, 산업, 응용, 첨단기상 관측 기술 개발 등 연구 분야가 크게 다양화 되고 있다.
조직 및 연구내용
기상연구소는 소장(정효상 박사)을 중심으로 예보연구실, 원격탐사 연구실, 기후연구실, 응용 기상 연구실, 해양기상지진 연구실 등 5개 연구 실과 1개의 지구대기감시 관측소를 운영하고 있으며 연구소 기획과 관리를 위하여 연구기획 관리(과) 부서로 구성되어 있다.
각 연구실의 현재 연구 활동은 다음과 같다.
예보연구실 은 자연재해의 9 0 %이상을 차지하 는 기상재해 경감을 위해 예측 정확도 향상에 주력하고 있다. 대기의 종관적, 역학적 구조에 관한 연구, 대기 수치 모형에 관한 연구, 통계적
및 폭설사례 수치실험연구, 악기상 감시( K E O P , 그림 1) 및 예측 시스템 개발연구, 태풍모델 연 구와 4차원 자료동화 연구 등이 대표적이다. 원 격탐사연구실은 기상위성자료 분석과 이용에 관한 프로그램 개발과 도플러 기상레이더(그림 2) 운영 및 data 처리, 태풍 등 악기상 영상 감 시 그리고 인공증우 등 한반도 기상조절 기술 개발이 주요 업무 이며 기상위성자료를 이용한 기상요소 산출, 마이크로파 관측 자료를 이용한 태풍중심위치, 강우강도, 해수면 온도 산출과 레이더 운영 기술 향상, 위성 및 레이더 관측자 료 분석 및 표출 기술 개발 등에 관한 연구를 수행하고 있다. 기후연구실은 기후시스템 및 전 구 기후예측모델(GCM) 개발(그림 3 )과 기후 및 장기기상예측, 기후변화 영향 평가, 고기후 등에 관한 연구 등이 주요 업무이다. 한반도 기 후의 계절별 예측성 연구, 중・장기 예보 시스 템 개발 연구, 이상기후 및 기후 변동성 연구,
그림 3 . METRI-AGCM (기상연구소 대기대순환모델)에 의하여 모사된 전구 기온 분포
그림 4. 제주도 고산에 시설된 ACE-Asia 지구대기감시관측소
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기후 변화 탐지, 기후변화에 대한 과학적 이해 를 높이기 위한 기후시스템의 물리과정과 상호 작용 연구, 기상연구소의 전구모델( M E T R I - A G C M )을 이용한 앙상블 장기예보 시스템 구축과 한반도 에너지-물순환 변화 진단, 한반도 고 기 후자료 복원, 상세 국지 기후정보 시스템 개발 등이 대표적 연구내용 이다. 응용기상연구실 은 주요 업무는 미기상 및 국지기후에 관한 연구 와 대기복사, 대기화학, 항공 및 산업기상, 환경 기상, 농업 및 산악기상과 생물기상, 대기오염 및 보건기상, 기후변화 감시 등이 주요업무 이 며, 황사 예측을 위한 지역대기 변화예측 연구 와 도시기상 및 도시 대기특성 예측 연구, 항공 기상 종합 예측 기술 개발, 한반도 배경대기 및 기후변화 감시 기술개발(국가지정연구실 사업) , 지표 경계층의 에너지 플럭스 감시등이 연구내 용이다. 특히 제주도 고산에 동북아 기후변화 감시를 위한 ACE-Asia 국제협력관측 s i t e (그림 4) 구축은 대표적 성과이다. 해양기상지진연구 실은 해양기상관측과 특성 조사 연구와 대기 해양 상호작용 그리고 남극 및 북극 해양 기상 연구와 해양 재해 예방과 지진 및 지진해일에
관한 연구를 수행함으로써 지진예지와 대응기 술을 개발함 주요 업무이다. 연구활동 분야에는 장기 기후예측 능력 향상을 위한 해양 자료동 화 및 예측 모댈 개발과 부이 및 파고계(그림 5) 등 선진해양 감시시스템 도입과 해양 풍, 파 랑, 해무예측, 지진해일의 수치적 점파 모델 및 범람 모델 개발 등 지진해일 등에 대한 다각도 예지예방 연구가 주요 내용이다. 기상연구소의 유일한 관측소로서 지구대기감시관측소에 세계 기상기구(WMO) 지정 동북아지역 지역 배경대 기 감시관측소이다. 지구온난화 등 대기 내 기 후변화 원인 물질인 온실기체 농도와 특성 변 동을 관측하며 배경대기의 대기질과 태양 및 대기복사에너지, 대기 미세분진인 에어러솔의 물리화학적 특성 조사 및 산성비관측과 대기화 학성분 분석이 주요 업무이다. 한반도 배경대기 의 온실기체 변동을 분석하여 온난화현상을 파 악하며, 에어러솔 분포와 황사관측, 대기복사효 과 및 대기화학성분 분석과 국내 산성비 영향 분석 등에 관한 연구와 한반도 지역 지구대기 감시를 위한 data base 구축은 미국해양기상청(
N O A A )과 일본, 중국 등 국제적 관심 분야이다
그림 5. 해양 기상 관측용 브이 시설 (해수 2000m 깊이까지 측정)
그림6. 안면도 지구대기감시관측소
계, PN10, PM2.5, Optical Particle Counter(OPC ) 등 부유 분진 측정기와 에어러솔 LIDAR 및 라만 오존 라이더(그림 6) 등 6 0여 측정 시스템 이 구성되어 있다.
기상연구소의 운영 및 발전 모체인연구기획 관리과는 장단기 기상지진 연구사업과 주요 및 기본 연구사업과제의 계획 및 조정과 관리뿐만 아니라 주요 정책설정, 국제협력, 물품 수급 관 리, 예산 편성 및 연구소의 전산기기 유지 관리 등을 수행함으로써 활발한 연구 분위기를 조성 하고 있다.
기상연구소는 지금까지 기본연구사업으로 1 0 0여개 과제, 20여개 특정 연구사업 과제 등을 수행하여왔다. 특히 각종 기상재해를 예방할 수 있는 예보기술 향상을 위한 연구를 집중 추진, 총 연구과제 중 예보분야 연구가 전과제의 7 5
%를 차지하였으나 현재 50% 수준이어서 연구 의 다양화가 진행되고 있다. 주요 연구 실적은 기상 특・경보 기준량 설정을 위한 기술개발 연구, 서해지역 기상조사, 호남 내륙지방의 저 온기후가 농업에 미치는 영향, 태백산맥의 폭우 와 폭설, 연안항로의 기상학적 안전성 조사연구 , 대기혼탁에 의한 도시일사량 감쇄 분석, 도시 대기 바람 장 모의와 확산도 연구, 기상장비 현 대화를 위한 연구, 올림픽경기장의 기상환경조 사, 수치모델을 이용한 예상일기도 작성, 한반 도 지역의 기상위성 영상특성 분석, 연구용 도 플러 레이더 영상 특성분석이며, 특정연구 개발 사업 과제로는“한반도 배경대기 기후변화 감 시 기술개발”연구와 기상정보 시스템의 현대 화를 위한 전산식 예보 및 관측망자동화 개발 연구, 기후예측 모형개발, 기상특보 발표 및 통 보기능 향상을 위한 기술개발연구 등이 있다.
를 활용하는데 연구방향이 있으며 기상예보의 정확도 향상에 연구의 기본을 두고 있다. 따라 서 국가 기상 기초 기반기술 개발 계획과 기상 청이 추진하고 있는 기상지진 연구개발 사업과 주요과제 등이 연구소의 연구과제 발굴의 근간 을 이루고 있으며 기상기술 개발 1 0년 계획에 주요 내용을 두고 있다. 이를 위하여 철저한 개 발 결과의 검증과 이에 따른 실용화가 연구의 목표이며 국내외 공동 및 위탁 등을 통한 산학 연 협력에 큰 중심을 두고 있다. 또 과학기술부 의 특정연구개발 분야에도 적극 참여하고 있으 며 환경부 및 건설교통부, 정보통신부 등과도 긴밀한 연구 협력이 이루어지고 있다. 기상 또 는 대기과학 분야의 특수성에 따라 국제협력 분야에는 1 0여국가의 2 0여 연구기관과 협약서 교환, 공동연구, 전문가 교환 등으로 매우 활발 하고 긴밀한 관계를 유지하고 있다. 대표적으로 미국의 국립대기연구소( N C A R )와 예측모델 개 발 협력, 오클라호마 대학 및 미국악기상연구소 ( N S S L )와의 단시간 강수예보 연구, 독일 기상 청( D W D )과의 도시기상연구 협력, 중국기상청 및 중국과학원과의 황사관측 협력, 러시아과학 원 지리연구소와의 상호방문 및 연례연구 발표, 일본기상연구소( M R I )의 연구원 교육, 헝가리 기상청과 인도열대 기상연구소와의 연구원 상 효교류 등 기상 예보기술 개발과 기후 및 응용 분야의 연구 협력 성과는 타 기관의 추종을 불 허하고 있다.
기상연구소의 연구계획으로는 이상기상 연구 등 모두 1 0여개 과제를 추진 중에 있다. 먼저 현재의 연구수준에서 보다 강화되어 수행할 연 구과제는 다음과 같다.
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(1) 태풍연구 - 우리나라에서 발생하는 기상재 해 중 태풍에 의한 피해 규모가 가장 크다.
2 0 0 2년 여름에 발생한 태풍 루사에 의한 경 제적 피해 규모는 5조원을 넘었다. 향후 지 구 온난화의 영향으로 태풍의 강도가 강해 질 뿐 아니라 우리나라 부근을 통과할 빈도 가 더욱 높아질 것으로 예상되고 있어 이에 대한 예측 능력 향상을 위한 연구 개발이 절실히 필요하다. 그러나 아직도 기상연구 소에는 태풍 연구 전담 부서가 없는 실정이 다. 위성 및 레이더에 의한 태풍감시와 정 확한 예측모델개발에 주력해야 할 연구과제 와 전담 부서의 신설이 계획되어 있다.
(2) 환경수문연구 - 최근 지구온난화 이상기후 에 의한 가뭄현상이 빈번해 지고 있으며, 중국 대륙의 사막화지역 확대와 이상기상 현상으로 황사의 발생이 증가하고 있다. 한 반도 지역의 가뭄 극복과 수자원 확보를 위 한 인공증우 기술 개발과 황사 발생의 예측 과 대응 등에 대한 연구는 국가의 경제 발 전을 위해서도 필수적인 분야이다. 이에 대 한 전담 부서의 신설과 한・중・일, 그리고 미국과 연계하여 장기 연구과제가 계획되어 있다.
( 3 ) 지구대기감시 강화 - 지구온난화, 오존층 파괴, 산성비 등의 지구환경 문제는 국제적 인 핫 이슈이다. 세계기상기구( W M O )의 G l obal Atmosphere Watch (GAW) 프로그램 에 따라 설치된 현재의 지역급 지구감시관 측소를 동북아시아 대표 지구급 관측소로 격상하여 지구대기환경 실태를 정확히 파악 하고 이를 근거로 장기적인 지구기후변화를 예측하고 대처하기 위한 지구대기감시 관측 및 자료관리・제공 시스템 구축이 필요하며 현재의 지구대기감시관측소를 제1 및 제2 감시관측소로 나누어 확대한다.
둘째 계속 유지하여 발전해야 할 연구로서 다음을 계획하고 있다.
(1) 예보연구 - 악기상 예측능력 향상 등을 위 하여 중규모 기상 현상 수치 모델의 개선 등 정확한 기상예보를 위한 연구 및 기술개 발은 지속적으로 수행해야 한다.
( 2 ) 원격탐사연구 - 차세대 원격탐사 장비의 개 발 및 자료 활용 기술 개발에 자원 및 인력 을 집중 투입하여 우리나라의 2 0 0 8년 국가 우주개발 중장기계획인“통신해양기상위성”
사용에 적극 참여하고 레이더 관측망 확충 계획에 따라 지속적인 레이더관측소의신축 및 기존 레이더의 성능 향상을 추진하고 있 다. 상세하고 수준 높은 각종 기후정보를 지역규모에 공급함으로서 대국민 기상서비 스를 증진하기 위해서 관련 연구의 필요성 을 인식하고 있다.
( 3 ) 해양연구 - 해양대기 상호작용, 기후변화, 태풍 등 악기상현상과 밀접한 관련을 맺고 있는 해양의 상태와 변화에 대한 연구가 주 된 계획이다.
( 4 ) 지진연구 - 다양한 지질학적, 지구물리학적 정보를 방대하게 분석하여 지진재해도 작성 등 지진방재 연구에 주력하고 향후 지진발 생을 예보를 할 수 있는 기반 구축을 위한 정밀 관측시스템 연구가 필수적이다.
(5) 응용기상연구 - 국가의 산업과 과학기술의 발전에 따라 응용기상분야에 대한 요구가 다양해지고 있으며, 태양 및 풍력 등 에너 지 이용, 대기오염, 생태환경, 교통, 보건 기 상 등이 이 분야에 해당된다. 항공기 이용 의 안정을 위한 대기난류와 공항의 시정 및 돌풍에 대한 예측 및 해운선박 운항과 도로 교통 기상예측, 도시의 대기오염, 산악지역 군 작전에 따른 화생방 대기확산, 보건기상, 도시환경조성을 위한 도시기상 및 평가기술 등에 대한 연구와 개발이 요구되고 있다.
하여 현재 수치예보를 위한 자료처리와 중장기 한국형 예보 모델로 개발하고 있다. 또 우리나 라 전체의 기후변동 및 이상기상 현상에 대한 연구를 종합적 체계적으로 실시하고 있다. 세계 기상기구와 연결, 오존, 이산화탄소, 메탄가스 등 대기관련 가스 측정 분야, 엘리뇨 분야, 기후 변화, 이상기상 영향 평가, 기후 분야 등에 집중 연구 중에 있다. 이는 앞으로 지구 및 한반도 기후변화 파악과 국제 기후변화 협약에 크게 기여할 것이며, 이상기상 예보, 방재 기상기술 향상, 기후변화 예측 및 감시 변화 및 이상기상 대응책 마련 등 폭넓게 이용할 것으로 기대 된 다. 특히 위성과 레이더 기술의 향상은 향후 우 리나라 집중호우의 예측을 위하여 보다 정확성 을 향상 시길 수 있을 것으로 본다. 현재 개발 된 해상풍 모델은 기상청의 제한구역 수치모델 과 연결 4 8시간 예보를 시도하고 있으며, 파랑 수치예보, 청해 파랑 모델 등을 개발, 해상풍 모 델과 연결하는 연구가 진행 중에 있다. 장기적 으로 제한구역 수치예보 모델- 해상풍 모델- 파랑모델로 연결되는 일련의 유기적인 예보체 계가 구축 되어 해상에 관측시스템을 설치하는 한편 이를 통해 얻은 해상자료를 좀더 구체적 이고 체계적으로 하여 우리나라 연근해의 해양 기상 수치예보를 가능케 할 뿐만 아니라 재해 의 예방에도 큰 도움을 줄 것이다.
연구소 발전 방안
기상연구소는 앞으로 국내 대기 과학 분야의 중추적 연구기관으로 성장하기 위해 확장 독립 할 계획이다. 이 안에 따르면 발족 초기에는 현
능한 연구원을 최대한 수용할 계획이며, 기상청 의 전문인력 확보에도 기여하게 될 것으로 전 망된다. 특히 민간기상업무의 기술지원, 산업분 야 전문기상정보 생산, 기술개발 등의 연구가 강화되며, 대기환경에 관한 연구, 국내의 독자 기상위성 보유와 원격탐사 기술 향상 및 장비 운영기술, 위성자료의 획득처리 등을 위하여 신 설될 위성센터 설립과 태풍예측 전담 연구를 위한 태풍연구실, 황사 및 기상조절을 위한 환 경수문연구실 등의 신설을 적극 추진할 계획이 다. 또 윈드프로파일러 레이더와 도플러 기상레 이더망을 이용한 집중호우 예측 기술개발에 관 한 연구가 보다 활발해질 것이다. 또한 우수 전 문인력 확보, 최신장비 및 시설도입 등으로 실 질적인 연구 분위기가 성숙되어 첨단기술을 활 용한 현대적인 기상예보기술 개발이 촉진될 것 이며 기후연구, 해양기상, 지진연구 등 기초 및 방재 기상연구를 계속 확장 발전 추진하여며 지구대기 감시 관측소를 현재의 안면도와 제주 도를 연결하여 안면도 지구대기감시관측소의 기능을 확대하여 직급을 상향 조정하며 관측소 청사 증축은 이미 설계가 진행 중이다. 또 제주 고산의 ACE-Asia site를 기상연구소의 제 2 지 구대기 감시 관측소로 설립할 계획을 하고 있 다. 한편 대국민 생활 및 국가의 경제 산업 발 전을 위하여 기상정보 고급화 연구와 관련 민 간기업과의 활발한 교류가 이루어질 것으로 기 대된다. 보다 나은 국민의 삶과 경제 산업, 과학 기술 발전을 위한 기상연구소의 역할을 우리나 라 대기과학의 중추로서 출연연구기관으로 발 전하기 위한 연구도 진행 중이다.
